KR101765754B1 - Shower head and device for manufacturing a semiconductor substrate having the same - Google Patents

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    • C23C16/45565—Shower nozzles

Abstract

본 발명은 복수의 반응 가스가 유동하는 가스 이동통로가 서로 간섭되지 않도록 형성되며, 복수의 가스 이동통로가 플레이트에 일체로 형성됨으로써 제조 및 조립이 간단하게 되는 샤워헤드 및 이를 이용하는 반도체 기판 가공 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 복수의 상부 제1가스통로가 형성되는 상단 플레이트; 상기 상부 제1가스통로의 대응 위치에 복수의 하부 제1가스통로가 형성되고, 상기 하부 제1가스통로와 간섭되지 않는 구조로 복수의 제2가스통로가 형성되며, 상기 상부 제1가스통로의 하단이 안착하는 중단 플레이트; 및 상기 하부 제1가스통로 및 상기 제2가스통로의 대응 위치에 복수의 관통공이 형성되고, 상기 하부 제1가스통로의 하단 및 상기 제2가스통로의 하단이 안착하는 하단 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워헤드를 제공한다.The present invention relates to a showerhead which is formed so that gas flow passages through which a plurality of reaction gases flow do not interfere with each other and a plurality of gas flow passages are integrally formed on a plate, .
According to the present invention, there is provided a gas sensor comprising: an upper plate on which a plurality of upper first gas passages are formed; A plurality of lower first gas passages are formed at corresponding positions of the upper first gas passage and a plurality of second gas passages are formed so as not to interfere with the lower first gas passage, A stop plate on which the lower end is seated; And a lower plate on which a plurality of through holes are formed at corresponding positions of the lower first gas passage and the second gas passage, and a lower end of the lower first gas passage and a lower end of the second gas passage are seated Thereby providing a shower head.

Description

샤워헤드 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 장치{Shower head and device for manufacturing a semiconductor substrate having the same}[0001] The present invention relates to a shower head and a semiconductor substrate processing apparatus including the shower head,

본 발명은 샤워헤드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 반응 가스가 유동하는 가스 이동통로가 서로 간섭되지 않도록 형성되며, 복수의 가스 이동통로가 플레이트에 일체로 형성됨으로써 제조 및 조립이 간단하게 되는 샤워헤드 및 이를 이용하는 반도체 기판 가공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a showerhead, and more particularly, to a showerhead which is formed so that gas flow passages through which a plurality of reaction gases flow are not interfered with each other, and a plurality of gas flow passages are integrally formed on a plate, A shower head, and a semiconductor substrate processing apparatus using the same.

반도체 공정에 있어서 원하는 재료를 기판 상에 증착시키는 박막 증착 공정은 크게 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition : PVD) 공법과 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 공법으로 구분된다. 여기서 CVD 공법은 공정 가스를 반응챔버로 공급하여 열이나 플라즈마를 이용하여 공정 가스를 화학적으로 반응시켜 기판에 증착시키는 공법이다. A thin film deposition process for depositing a desired material on a substrate in a semiconductor process is classified into physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD). In the CVD method, a process gas is supplied to a reaction chamber, and the process gas is chemically reacted with heat or plasma to deposit on the substrate.

CVD 공법의 경우 두 가지 이상의 가스를 반응챔버 내에서 반응시켜 그 반응물을 기판 상에 증착시킨다. 이때 반응가스는 샤워헤드 장치를 통하여 반응챔버 내부로 공급되는데, 반응챔버에 도달하기 전에 가스들이 서로 접촉하여 반응하는 것을 방지하기 위하여 샤워헤드에는 각 가스의 이동통로가 독립적으로 형성된다.In the case of the CVD process, two or more gases are reacted in the reaction chamber and the reactants are deposited on the substrate. At this time, the reaction gas is supplied into the reaction chamber through the showerhead device. In order to prevent the gases from reacting with each other before reaching the reaction chamber, a movement path of each gas is independently formed in the showerhead.

미국특허 제5,871,586호에는 각 가스마다 개별적인 이동 통로를 제공하기 위한 샤워헤드가 제안된다. 상기 기술의 경우 격벽 역할을 하는 플레이트(15, 17, 19)를 설치하여 반응가스가 일시적으로 저장되는 가스챔버(16, 18)를 형성하고, 각 챔버로부터 반응챔버(5)로 연통되는 도관(21, 24)을 삽입하여 반응가스들이 각각 해당 챔버로부터 반응챔버로 공급되도록 구성된다. 또한 상기 기술의 경우 반응 가스의 이동 통로를 형성하기 위하여 각 플레이트에 홀을 형성하고, 이 홀에 파이프 형의 도관을 삽입하여 납땜 등의 방법에 의해 가스가 연결부위를 통해 새지 않도록 밀봉시킨다. U.S. Patent No. 5,871,586 proposes a showerhead for providing a separate passageway for each gas. In the case of the above-described technique, the plates (15, 17, 19) serving as barrier ribs are provided to form the gas chambers (16, 18) in which the reaction gas is temporarily stored, and the conduits 21, and 24, respectively, so that the reaction gases are respectively supplied from the corresponding chambers to the reaction chambers. In addition, in the case of the above-described technique, holes are formed in each plate to form a moving path of the reaction gas, and a pipe-type conduit is inserted into the holes to seal the gas through the connecting portion by soldering or the like.

그런데 반응 효율을 높이기 위해서는 샤워헤드에 많은 수의 가스 이동 통로가 형성되어야 하는데, 이와 같은 종래의 방법에 의할 경우 샤워헤드의 제작이 일일이 수작업에 의하므로 번거롭고 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.However, in order to increase the reaction efficiency, a large number of gas transfer passages must be formed in the showerhead. In such a conventional method, the manufacturing of the showerhead is manually performed, which is time consuming and troublesome.

또한 종래와 같이 플레이트와 도관을 서로 용접하여 결합시키는 경우 용접부위에 결함이 생길 우려가 있어 가스가 누출되어 반응 챔버로 유입되기 전에 다른 가스와 반응해 버리는 문제점이 있었다.Also, when the plate and the conduit are welded to each other as in the prior art, defects may be formed on the welded portion, which causes a problem that the gas reacts with other gases before flowing into the reaction chamber.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수작업에 의하지 않고도 간편하게 제작할 수 있어 제작 비용과 시간을 절감할 수 있는 샤워헤드 및 이를 이용한 반도체 기판 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a showerhead and a semiconductor substrate processing apparatus using the showerhead, which can be manufactured easily without manual operation, thereby reducing manufacturing cost and time.

또한 본 발명은 격벽 역할을 하는 플레이트에 가스 이동 통로가 일체형으로 형성됨으로써 가스 누출을 원천적으로 차단하여 공정 효율을 향상시킬 수 있는 샤워헤드 및 이를 이용한 반도체 기판 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a showerhead and a semiconductor substrate processing apparatus using the showerhead, which can prevent gas leakage by improving the process efficiency by integrally forming a gas transfer path on a plate serving as a partition wall.

또한 본 발명의 목적은 샤워헤드를 통해 공급되는 반응 가스의 온도가 샤워헤드의 폭 방향에 걸쳐 전체적으로 균일하게 제어되어 공정효율을 극대화할 수 있는 샤워헤드 및 이를 이용한 반도체 기판 가공 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a showerhead capable of maximizing the process efficiency by uniformly controlling the temperature of the reaction gas supplied through the showerhead uniformly throughout the width direction of the showerhead, and a semiconductor substrate processing apparatus using the showerhead.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 복수의 상부 제1가스통로가 형성되는 상단 플레이트; 상기 상부 제1가스통로의 대응 위치에 복수의 하부 제1가스통로가 형성되고, 상기 하부 제1가스통로와 간섭되지 않는 구조로 복수의 제2가스통로가 형성되며, 상기 상부 제1가스통로의 하단이 안착하는 중단 플레이트; 및 상기 하부 제1가스통로 및 상기 제2가스통로의 대응 위치에 복수의 관통공이 형성되고, 상기 하부 제1가스통로의 하단 및 상기 제2가스통로의 하단이 안착하는 하단 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워헤드를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a gas sensor comprising: an upper plate having a plurality of upper first gas passages formed therein; A plurality of lower first gas passages are formed at corresponding positions of the upper first gas passage and a plurality of second gas passages are formed so as not to interfere with the lower first gas passage, A stop plate on which the lower end is seated; And a lower plate on which a plurality of through holes are formed at corresponding positions of the lower first gas passage and the second gas passage, and a lower end of the lower first gas passage and a lower end of the second gas passage are seated Thereby providing a shower head.

본 발명에 있어서, 상기 하부 제1가스통로와 상기 제2가스통로의 대응위치에 관통공이 형성되는 개스킷이 상기 중단 플레이트의 상면에 구비되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that a gasket having a through-hole at a corresponding position of the lower first gas passage and the second gas passage is provided on the upper surface of the stop plate.

또한 바람직하게는, 상기 개스킷의 관통공에는 상기 상부 제1가스통로의 하단이 안착하는 안착홈이 형성된다.Preferably, the through hole of the gasket is formed with a seating groove on which the lower end of the upper first gas passage is seated.

다른 실시 형태로서, 상기 중단 플레이트의 상면에는, 상기 상부 제1가스통로의 하단이 안착하는 안착홈이 형성되고, 상기 하단 플레이트의 상면에는, 상기 하부 제1가스통로의 하단 및 상기 제2가스통로의 하단이 안착하는 안착홈이 형성된다. According to another embodiment of the present invention, a seating groove is formed on an upper surface of the stop plate so that a lower end of the upper first gas passage is seated, and a lower end of the lower first gas passage and a lower end of the second gas passage Is formed on the lower surface of the base plate.

이 경우, 상기 중단 플레이트의 안착홈과 상기 하단 플레이트의 안착홈에는 각각 실링부재가 구비되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that a sealing member is provided in each of the seating groove of the stop plate and the seating groove of the lower plate.

또한 본 발명은, 샤워헤드; 상기 샤워헤드를 수용하는 하우징; 상기 제1가스챔버 및 상기 제2가스챔버와 각각 연통하여 형성되는 제1가스주입구 및 제2가스주입구; 상기 냉각챔버와 연통하여 형성되는 냉각물질주입구 및 냉각물질배출구; 상기 샤워헤드의 하부에 형성되는 반응챔버; 및 제1가스 및 제2가스의 반응에 의해 증착물이 형성되는 기판이 상기 반응챔버 내에 위치되도록 상기 기판을 지지하는 기판 홀더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, A housing for receiving the showerhead; A first gas inlet and a second gas inlet formed in communication with the first gas chamber and the second gas chamber, respectively; A cooling material inlet and a cooling material outlet formed in communication with the cooling chamber; A reaction chamber formed at a lower portion of the showerhead; And a substrate holder for supporting the substrate such that a substrate on which deposition material is formed by reaction of the first gas and the second gas is positioned in the reaction chamber.

본 발명에 의하면, 반응 가스가 유동하는 가스 이동통로가 플레이트에 일체형으로 형성되므로 샤워헤드의 조립이 간단해지고 제작 비용이 절감되는 효과가 있다.According to the present invention, since the gas moving passage through which the reaction gas flows is integrally formed on the plate, the assembly of the shower head is simplified and the manufacturing cost is reduced.

또한 본 발명에 의하면, 가스 유로가 플레이트에 일체형으로 형성됨으로써 가스 유로와 플레이트 사이에 간극이 형성되지 않으므로 기밀성이 향상되는 효과가 있다.Further, according to the present invention, since the gas flow path is formed integrally with the plate, no gap is formed between the gas flow path and the plate, thereby improving airtightness.

또한 본 발명은 샤워헤드의 평면 전체에 걸쳐 냉각물질이 유동하므로 샤워헤드를 통해 반응챔버로 공급되는 반응 가스의 온도 구배가 형성되지 않아 공정효율이 향상되는 효과가 있다.Further, since the cooling material flows over the entire plane of the showerhead, the temperature gradient of the reaction gas supplied to the reaction chamber through the showerhead is not formed, thereby improving the process efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드의 결합된 상태의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드의 분해된 상태의 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드의 결합된 상태의 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드의 분해된 상태의 부분 확대도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 샤워헤드의 분해된 상태의 부분 확대도이다.1 is a configuration diagram of a semiconductor substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a partially enlarged view of the combined state of the showerhead according to one embodiment of the present invention.
3 is a partially enlarged view of the disassembled state of the showerhead according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of a semiconductor substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a partially enlarged view of the combined state of the showerhead according to another embodiment of the present invention.
6 is a partially enlarged view of the disassembled state of the shower head according to another embodiment of the present invention.
7 is a partially enlarged view of a disassembled state of a showerhead according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드의 결합된 상태의 부분 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드의 분해된 상태의 부분 확대도이다.FIG. 2 is a partially enlarged view of a combined state of a showerhead according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Fig. 6 is a partially enlarged view of the disassembled state of the shower head according to the embodiment; Fig.

본 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치는, 반응 가스 간의 반응이 수행되고 반응에 의한 증착이 이루어지는 반응챔버(10)와, 반응 가스를 반응챔버(10)의 반응 공간으로 공급하는 샤워헤드(100)와, 샤워헤드(100) 및 기판(W)을 수용하는 하우징(12)으로 크게 구성된다.The semiconductor substrate processing apparatus according to the present embodiment includes a reaction chamber 10 in which a reaction between reaction gases is performed and deposition by a reaction is performed, a showerhead 100 which supplies a reaction gas to a reaction space of the reaction chamber 10, And a housing 12 for housing the showerhead 100 and the substrate W.

반응챔버(10)는 제1가스와 제2가스의 반응으로 인해 생성된 물질이 기판(W) 상에 화학 기상 증착되는 반응 공간으로서, 내부에는 기판(W)이 수용된다. 기판(W)은 기판 홀더(14) 상에 장착되는데, 기판 홀더(14)에는 적어도 하나의 기판(W)이 장착되며, 복수의 기판(W)이 장착되는 경우 복수의 기판(W)들이 기판 홀더(14)의 중심축을 기준으로 대칭되거나 균등하게 배치되도록 함이 바람직하다. 기판 홀더(14)의 하부에는 기판 홀더(14)를 지지하는 지지 로드(16)가 구비된다. 지지 로드(16)는 별도의 기판 홀더 구동모터(미도시)에 의해 회전되도록 구성되는 것도 가능하다. 또한 기판 홀더(14)의 하부에는 기판 홀더(14)를 공정 온도로 가열하는 가열 히터(미도시)가 구비된다. 하우징(12)의 하부에는 가스 배출부(18)가 구비되고, 이를 통해 반응챔버(10) 내의 반응 가스가 반응챔버(10) 외부로 배출된다.The reaction chamber 10 is a reaction space in which a substance generated by the reaction of the first gas and the second gas is chemically vapor-deposited on the substrate W, and the substrate W is accommodated therein. The substrate W is mounted on the substrate holder 14 and at least one substrate W is mounted on the substrate holder 14. When a plurality of substrates W are mounted, It is preferable that they are arranged symmetrically or evenly with respect to the center axis of the holder 14. A support rod 16 for supporting the substrate holder 14 is provided below the substrate holder 14. It is also possible that the support rod 16 is configured to be rotated by a separate substrate holder drive motor (not shown). A heater (not shown) for heating the substrate holder 14 to a process temperature is provided under the substrate holder 14. A gas discharge portion 18 is provided at a lower portion of the housing 12 so that the reaction gas in the reaction chamber 10 is discharged to the outside of the reaction chamber 10.

샤워헤드(100)는 하우징(12)의 내부 상측에 형성되는 제1가스챔버(60)의 하부에 배치되도록 하우징(12) 내에 수용되고, 샤워헤드(100) 내부에는 제2가스챔버(70)와 냉각챔버(80)가 분리되어 형성된다. 제1가스챔버(60)와 반응챔버(10) 사이에는 제1가스 유로(64)가 구비되고, 제2가스챔버(70)와 반응챔버(10) 사이에는 제2가스 유로(74)가 구비된다. 따라서 양 유로(64, 74)는 유체적으로 연통되지 않도록 형성됨으로써 샤워헤드(20)는 제1가스와 제2가스를 서로 접촉되지 않는 상태를 유지하며 반응챔버(10)로 공급한다. 즉, 본 발명에 따른 반도체 기판 가공 장치에 의하면 제1가스챔버(60)와 제2가스챔버(70)에 일시적으로 저장되는 제1가스와 제2가스는 개별적이고 독립적으로 샤워헤드(100)를 통해 반응챔버(10) 상부의 반응공간으로 공급된다.The shower head 100 is accommodated in the housing 12 so as to be disposed below the first gas chamber 60 formed inside the housing 12 and the second gas chamber 70 is accommodated in the shower head 100. [ And the cooling chamber 80 are separately formed. A first gas flow path 64 is provided between the first gas chamber 60 and the reaction chamber 10 and a second gas flow path 74 is provided between the second gas chamber 70 and the reaction chamber 10. do. Therefore, the flow paths 64 and 74 are formed so as not to be in fluid communication with each other, so that the showerhead 20 supplies the first gas and the second gas to the reaction chamber 10 in a state in which they are not in contact with each other. That is, according to the semiconductor substrate processing apparatus of the present invention, the first gas and the second gas, which are temporarily stored in the first gas chamber 60 and the second gas chamber 70, To the reaction space above the reaction chamber 10.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 샤워헤드(100)는 상부로부터 차례로 배치되는 상단 플레이트(20), 중단 플레이트(30) 및 하단 플레이트(40)와, 중단 플레이트(30)의 상면에 구비되는 개스킷(50)으로 구성된다. 상단 플레이트(20), 중단 플레이트(30) 및 하단 플레이트(40)는 차례로 소정 거리만큼 이격되어 배치됨으로써 그 사이 공간에 제2가스챔버(70)와 냉각챔버(80)를 형성한다. 2 and 3, the showerhead 100 according to the present embodiment includes an upper plate 20, an intermediate plate 30 and a lower plate 40 which are arranged in order from the top, And a gasket 50 provided on the upper surface. The upper plate 20, the intermediate plate 30 and the lower plate 40 are arranged apart from each other by a predetermined distance in order to form a second gas chamber 70 and a cooling chamber 80 in the space therebetween.

각 플레이트(20, 30, 40)는 평면이 원형으로 형성되며 하우징(12) 또한 원형으로 형성되어 샤워헤드(100)가 하우징(12) 내부에 수용되면 하우징(12)의 내벽에 각 플레이트(20, 30, 40)의 둘레면이 접하게 되어 각 플레이트(20, 30, 40) 사이의 공간이 폐쇄된다. 이때 플레이트(20, 30, 40)의 평면 형상은 샤워헤드(100)가 장착되는 반도체 가공 장치의 형상에 따라 다양하게 변경 가능하다. Each of the plates 20, 30 and 40 is circular in plan and the housing 12 is also formed in a circular shape so that when the shower head 100 is received in the housing 12, , 30, and 40 are brought into contact with each other to close the space between the plates 20, 30, and 40. At this time, the planar shape of the plates 20, 30, and 40 may be variously changed according to the shape of the semiconductor processing apparatus to which the shower head 100 is mounted.

샤워헤드(100)의 일측으로는 제1가스챔버(60)와 연통하는 제1가스주입구(62), 제2가스챔버(70)와 연통하는 제2가스주입구(72), 냉각챔버(80)와 연통하는 냉각물질주입구(82) 및 냉각물질배출구(84)가 각각 형성된다. 제1가스주입구(62)를 통해 제1가스챔버(60)로 유입된 제1가스는 제1가스챔버(60)에 일시적으로 저장되다가 제1가스 유로(64)를 통해 반응챔버(10)로 공급된다. 또한 제2가스주입구(72)를 통해 제2가스챔버(70)로 유입된 제2가스는 제2가스챔버(70)에 일시적으로 저장되다가 제2가스 유로(74)를 통해 반응챔버(10)로 공급된다. The shower head 100 includes a first gas inlet 62 communicating with the first gas chamber 60, a second gas inlet 72 communicating with the second gas chamber 70, a cooling chamber 80, A cooling material inlet 82 and a cooling material outlet 84 are formed. The first gas introduced into the first gas chamber 60 through the first gas inlet 62 is temporarily stored in the first gas chamber 60 and is supplied to the reaction chamber 10 through the first gas channel 64 . The second gas introduced into the second gas chamber 70 through the second gas inlet 72 is temporarily stored in the second gas chamber 70 and is temporarily stored in the reaction chamber 10 through the second gas channel 74. [ .

상단 플레이트(20)의 하면에는 중공의 파이프 형의 상부 제1가스통로(22)가 상단 플레이트(20)의 면적에 걸쳐 균등하게 복수로 형성된다. 중단 플레이트(30)의 하면에는 중공의 파이프 형의 하부 제1가스통로(32)가 상부 제1가스통로(22)의 대응 위치에 형성되어 상단 플레이트(20)의 상부 제1가스통로(22)가 중단 플레이트(30)에 안착되면 상부 제1가스통로(22)와 하부 제1가스통로(32)가 연통된다. 또한 중단 플레이트(30)에는 중공의 파이프 형의 제2가스통로(34)가 중단 플레이트(30)의 면적에 걸쳐 균등하게 복수로 형성되는데, 이때 하부 제1가스통로(32)와 간섭되지 않도록 하부 제1가스통로(32)와 이격되어 배치된다. 하단 플레이트(40)에는 하부 제1가스통로(32)의 대응위치에 복수의 관통공(42)이 형성되며, 또한 제2가스통로(34)의 대응 위치에 복수의 관통공(44)이 형성됨으로써 중단 플레이트(30)의 가스이동통로(32, 34)의 하단(32a, 34a)이 하단 플레이트(40)에 안착 시 하부 제1가스통로(32)와 관통공(42)이 서로 연통하고, 제2가스통로(34)와 관통공(44)이 서로 연통하게 된다. 결과적으로 제1가스챔버(60)와 반응챔버(10)는 상부 제1가스통로(22), 하부 제1가스통로(32) 및 관통공(42)이 차례로 연결되어 형성되는 제1가스 유로(64)를 통해 연통되며, 제2가스챔버(70)와 반응챔버(10)는 제2가스통로(34)와 관통공(44)이 연결되어 형성되는 제2가스 유로(74)를 통해 연통된다. 이때 제1가스 유로(64)와 제2가스 유로(74)는 서로 간섭되지 않고 독립적인 유로를 형성함으로써 제1가스와 제2가스는 반응챔버(10) 내부로 공급되기 전에는 서로 접촉하지 않는다.On the lower surface of the upper plate 20, a plurality of hollow upper pipe-shaped first gas passages 22 are formed uniformly over the area of the upper plate 20. A hollow pipe-shaped lower first gas passage 32 is formed at the lower surface of the stop plate 30 at a corresponding position of the upper first gas passage 22 to connect the upper first gas passage 22 of the upper plate 20, The upper first gas passage 22 and the lower first gas passage 32 are communicated with each other. In the stop plate 30, a plurality of hollow second gas passages 34 are formed uniformly over the area of the stop plate 30. At this time, the lower gas passages 32 are formed so as not to interfere with the lower first gas passageway 32, And is disposed apart from the first gas passage (32). A plurality of through holes 42 are formed at corresponding positions of the lower first gas passage 32 and a plurality of through holes 44 are formed at corresponding positions of the second gas passage 34 in the lower plate 40 The lower first gas passage 32 and the through hole 42 communicate with each other when the lower ends 32a and 34a of the gas transfer passages 32 and 34 of the stop plate 30 are seated on the lower plate 40, The second gas passage 34 and the through hole 44 communicate with each other. As a result, the first gas chamber 60 and the reaction chamber 10 are connected to each other through a first gas passage (not shown) formed by successively connecting the upper first gas passage 22, the lower first gas passage 32, And the second gas chamber 70 and the reaction chamber 10 are communicated with each other through the second gas passage 74 formed by connecting the second gas passage 34 and the through hole 44 . At this time, the first gas flow path 64 and the second gas flow path 74 do not interfere with each other and form an independent flow path, so that the first gas and the second gas are not in contact with each other before being supplied into the reaction chamber 10.

상단 플레이트(20)와 중단 플레이트(30)에 각각 형성되는 가스이동통로(22, 32, 34)들은 각 플레이트(20, 30)에 일체형으로 형성된다. 이때 일체형으로 형성된다는 의미는 종래와 같이 플레이트에 구멍을 뚫고 도관을 삽입하여 용접하는 방법으로 양 부재를 결합시키는 것이 아니라, 플레이트(20, 30)의 처음 제작단계부터 사출 성형 등의 방법으로 플레이트(20, 30)와 파이프(22, 32, 34)가 일체로 형성된다는 의미이다. 이와 같이 가스이동통로(22, 32, 34)가 플레이트(20, 30, 40)와 일체형으로 제작됨으로써 연결부위에서 발생할 수 있는 가스 누출의 가능성이 원천적으로 차단된다. The gas transfer passages 22, 32, and 34 formed in the upper plate 20 and the intermediate plate 30 are formed integrally with the plates 20 and 30, respectively. In this case, it means that the plates 20 and 30 are integrally formed. However, the plates 20 and 30 are not joined to each other by a method in which a hole is formed in a plate and a conduit is inserted and welded. 20, and 30 and the pipes 22, 32, and 34 are integrally formed. In this way, the gas transfer passages 22, 32, and 34 are integrally formed with the plates 20, 30, and 40 so that the possibility of gas leakage that may occur on the connection portion is fundamentally blocked.

냉각챔버(80)에는 물이나 오일 등의 냉각물질이 냉각물질주입구(82)를 통해유입되어 냉각챔버(80) 내의 유로(86)를 따라 유동하며 하부 제1가스통로(32)와 제2가스통로(34)를 냉각시킨 후 물각물질배출구(84)를 통해 배출된다. 이와 같이 본 발명의 냉각챔버(80)는 샤워헤드(100)의 전체 면적에 걸쳐 형성되기 때문에 반응가스를 골고루 냉각시켜 줄 수 있어 반응챔버(10)로 유입되는 반응 가스에 온도구배가 발생하지 않는 효과가 있다.A cooling material such as water or oil flows into the cooling chamber 80 through the cooling material inlet 82 and flows along the flow path 86 in the cooling chamber 80 and flows into the lower first gas passage 32, (34) is cooled, and then discharged through the water gushing material discharge port (84). As described above, since the cooling chamber 80 of the present invention is formed over the entire area of the showerhead 100, the reaction gas can be uniformly cooled, so that a temperature gradient does not occur in the reaction gas flowing into the reaction chamber 10 It is effective.

개스킷(50)은 중단 플레이트(30)의 상면에 적층되어 밀착되는데, 하부 제1가스통로(32)와 제2가스통로(34)의 대응 위치에 각각 관통공(52, 54)이 형성된다. 개스킷(50)은 상단 플레이트(20)와 중단 플레이트(30) 사이에 끼워져서 가스가 제2가스챔버(70)와 제1가스 유로(64) 사이에서 이동하는 것을 방지한다. 본 실시예의 경우 개스킷(50)이 중단 플레이트(30)의 상면에만 구비되나, 개스킷(50)은 하단 플레이트(40)의 상면에도 구비될 수 있으며, 하단 플레이트(40) 자체가 개스킷(50)으로 형성되어도 무방하다.The gasket 50 is stacked on the upper surface of the stop plate 30 and closely contacted with each other. The through holes 52 and 54 are formed at corresponding positions of the lower first gas passage 32 and the second gas passage 34, respectively. The gasket 50 is sandwiched between the top plate 20 and the stop plate 30 to prevent gas from moving between the second gas chamber 70 and the first gas flow path 64. The gasket 50 may be provided on the upper surface of the lower plate 40 and the lower plate 40 itself may be provided on the upper surface of the gasket 50. In this case, .

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드의 결합된 상태의 부분 확대도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드의 분해된 상태의 부분 확대도이다.5 is a partially enlarged view of a combined state of a showerhead according to another embodiment of the present invention, and Fig. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention. Fig. 6 is a partially enlarged view of the disassembled state of the shower head according to the embodiment; Fig.

본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드(100)는, 중단 플레이트(30)의 상면 에는 상부 제1가스통로(22)의 하단(22a)이 안착되는 안착홈(36)이 형성되고, 하단 플레이트(40)의 상면에는 하부 제1가스통로(32)의 하단(32a)과 제2가스통로(34)의 하단(34a)이 안착되는 안착홈(46, 48)이 형성된다. 본 발명의 플레이트(20, 30, 40)는 상부로부터 차례로 배치되어 제1가스챔버(60), 제2가스챔버(70)와 냉각챔버(80)을 형성하는 한편 제1가스 유로(64)와 제2가스 유로(74)를 형성한다. 각 반응가스는 반응챔버(10) 내부로 공급되기 전에는 다른 가스와 접촉해서는 안되기 때문에 가스 유로(64, 74)는 각 챔버(70, 80)와 유체적으로 분리되도록 완전히 밀폐되어야 한다. 따라서 상부 제1가스통로(22)의 하단(22a)이 안착되는 중단 플레이트(30)의 상면 부분에는 안착홈(36)이 형성되고, 하부 제1가스통로(32)의 하단(32a)과 제2가스통로(34)의 하단(34a)이 안착되는 하단 플레이트(40)의 상면 부분에도 각각 안착홈(46, 48)이 형성됨으로써 안착면을 통해 반응 가스가 이동하는 것을 차단하여 기밀성을 높이게 된다.The shower head 100 according to another embodiment of the present invention has a seating groove 36 in which the lower end 22a of the upper first gas passage 22 is seated is formed on the upper surface of the stop plate 30, (46, 48) on which the lower end (32a) of the lower first gas passage (32) and the lower end (34a) of the second gas passage (34) are seated. The plates 20, 30 and 40 of the present invention are arranged in order from the top to form a first gas chamber 60, a second gas chamber 70 and a cooling chamber 80, And the second gas flow path 74 is formed. Since each reaction gas must not be in contact with other gases before being supplied into the reaction chamber 10, the gas passages 64 and 74 must be completely sealed so as to be fluidly separated from the respective chambers 70 and 80. The lower end 22a of the upper first gas passage 22 is seated on the upper surface portion of the stop plate 30 and the lower end 32a of the lower first gas passage 32, The seating grooves 46 and 48 are also formed in the upper surface portion of the lower plate 40 on which the lower end 34a of the two gas passages 34 is seated to prevent the reaction gas from moving through the seating surface, .

중단 플레이트(30)에 형성되는 안착홈(36)의 내경은 상부 제1가스통로(22)의 하단(22a)의 외경과 동일하게 형성되거나 그보다 약간 작게 형성될 수 있다. 안착홈(36)의 내경이 상부 제1가스통로(22)의 하단(22a)의 외경보다 약간 작게 형성되는 경우 상부 제1가스통로(22)와 중단 플레이트(30)는 억지 끼워맞춤 방식으로 결합됨으로써 기밀성을 더욱 높일 수 있다. 이는 하단 플레이트(40)에 형성되는 안착홈(46, 48)의 경우에도 마찬가지이다.The inner diameter of the seating groove 36 formed in the stop plate 30 may be formed to be the same as or slightly smaller than the outer diameter of the lower end 22a of the upper first gas passage 22. [ When the inner diameter of the seat groove 36 is formed to be slightly smaller than the outer diameter of the lower end 22a of the upper first gas passage 22, the upper first gas passage 22 and the stop plate 30 are engaged with each other in an interference fit manner The airtightness can be further increased. This is also true in the case of the seating grooves 46, 48 formed in the lower plate 40.

본 실시예와 같이, 중단 플레이트(30)에 안착홈이 형성되는 경우 개스킷(50)과 중단 플레이트(30)와의 밀착력을 높이고 기밀성을 향상시키기 위하여, 개스킷(50)의 하면에는 중단 플레이트(30)의 안착홈(36, 38)과 부합하는 형상으로 돌기(54)가 형성될 수 있으며, 또한 개스킷(50)의 상면에는 상부 제1가스통로(22)의 하단(22a)이 안착될 수 있는 안착홈(16)이 형성될 수 있다.The stop plate 30 is provided on the lower surface of the gasket 50 in order to increase the adhesion between the gasket 50 and the stop plate 30 and improve airtightness when the seat groove is formed in the stop plate 30, The upper surface of the gasket 50 may be provided with a seat on which the lower end 22a of the upper first gas passage 22 can be seated, Grooves 16 may be formed.

한편 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 샤워헤드의 분해된 상태의 부분 확대도인데, 본 실시예의 경우 개스킷(50)이 생략되고, 각 가스이동통로(22, 32, 34)의 하단(22a, 32a, 34a)과 각 안착홈(36, 46, 48) 사이에는 실링부재(90)가 구비된다. 따라서 개스킷(50)에 의해 수행되던 가스 흐름의 차단 역할을 실링부재(90)가 하게 된다. 본 실시예의 경우 실링부재(90)는 링 형상으로 형성되어 가스이동통로(22, 32, 34)의 하단(22a, 32a, 34a)과 안착홈(36, 46, 48) 사이에 구비되나, 실링부재(90)를 가스이동통로(22, 32, 34)에 끼워지는 파이프 형상으로 형성하는 등의 변형이 가능하다.FIG. 7 is a partially enlarged view of the shower head according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the gasket 50 is omitted, and the lower ends of the gas moving passages 22, 32, A sealing member 90 is provided between the mounting recesses 22a, 32a, 34a and the respective seating grooves 36, 46, Thus, the sealing member 90 serves to shield the gas flow that has been performed by the gasket 50. In this embodiment, the sealing member 90 is formed in a ring shape and is provided between the lower ends 22a, 32a, 34a of the gas transfer passages 22, 32, 34 and the seating grooves 36, 46, 48, It is possible to deform the member 90 such that it is formed into a pipe shape to be fitted in the gas transfer passages 22, 32,

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

10 : 반응챔버 12 : 하우징
14 : 기판 홀더 16 : 지지 로드
20 : 상단 플레이트 22 : 상부 제1가스통로
30 : 중단 플레이트 32 : 하부 제1가스통로
34 : 제2가스통로 36, 46, 48, 56 : 안착홈
40 : 하단 플레이트 42, 44 : 관통공
60 : 제1가스챔버 62 : 제1가스주입구
64 : 제2가스 유로 70 : 제2가스챔버
72 : 제2가스주입구 74 : 제2가스 유로
80 : 냉각챔버 82 : 냉각물질주입구
84 : 냉각물질배출구 86 : 냉각물질 유로
90 : 실링부재10: reaction chamber 12: housing
14: substrate holder 16: support rod
20: upper plate 22: upper first gas passage
30: stop plate 32: lower first gas passage
34: second gas passage 36, 46, 48, 56: seat groove
40: lower plate 42, 44: through hole
60: first gas chamber 62: first gas inlet
64: second gas passage 70: second gas chamber
72: second gas inlet port 74: second gas flow path
80: cooling chamber 82: cooling material inlet
84: cooling material discharge port 86: cooling material flow path
90: sealing member

Claims (6)

복수의 상부 제1가스통로가 형성되는 상단 플레이트;
상기 상부 제1가스통로의 대응 위치에 복수의 하부 제1가스통로가 형성되고, 상기 하부 제1가스통로와 간섭되지 않는 구조로 복수의 제2가스통로가 형성되며, 상기 상부 제1가스통로의 하단이 안착하는 중단 플레이트; 및
상기 하부 제1가스통로 및 상기 제2가스통로의 대응 위치에 복수의 관통공이 형성되고, 상기 하부 제1가스통로의 하단 및 상기 제2가스통로의 하단이 안착하는 하단 플레이트;를 포함하고,
상기 중단 플레이트와 상기 하단 플레이트의 사이 공간은 상기 하부 제1가스통로와 상기 제2가스통로를 냉각시키는 냉각물질이 유동하는 냉각챔버를 형성하며,
상기 상부 제1가스통로는 상기 상단 플레이트에 연결부위 없이 일체로 형성되고, 상기 하부 제1가스통로와 상기 제2가스통로는 상기 하단 플레이트에 연결부위 없이 일체로 형성되고,
상기 중단 플레이트의 상면에는, 상기 상부 제1가스통로의 하단이 안착하는 안착홈이 형성되고,
상기 하단 플레이트의 상면에는, 상기 하부 제1가스통로의 하단 및 상기 제2가스통로의 하단이 안착하는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.An upper plate on which a plurality of upper first gas passages are formed;
A plurality of lower first gas passages are formed at corresponding positions of the upper first gas passage and a plurality of second gas passages are formed so as not to interfere with the lower first gas passage, A stop plate on which the lower end is seated; And
And a lower plate on which a plurality of through holes are formed at corresponding positions of the lower first gas passage and the second gas passage and in which a lower end of the lower first gas passage and a lower end of the second gas passage are seated,
Wherein a space between the stop plate and the lower plate forms a cooling chamber through which a cooling material for cooling the lower first gas passage and the second gas passage flows,
Wherein the upper first gas passage is formed integrally with the upper plate without a connection portion, the lower first gas passage and the second gas passage are integrally formed with the lower plate,
A seating groove on which the lower end of the upper first gas passage is seated is formed on the upper surface of the stop plate,
And a lower end of the lower first gas passage and a lower end of the second gas passage are seated on an upper surface of the lower plate. 제1항에 있어서,
상기 하부 제1가스통로와 상기 제2가스통로의 대응위치에 관통공이 형성되는 개스킷이 상기 중단 플레이트의 상면에 구비되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.The method according to claim 1,
And a gasket having a through-hole at a corresponding position of the lower first gas passage and the second gas passage is provided on the upper surface of the stop plate. 제2항에 있어서,
상기 개스킷의 관통공에는 상기 상부 제1가스통로의 하단이 안착하는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.3. The method of claim 2,
Wherein the through hole of the gasket is formed with a seating groove on which the lower end of the upper first gas passage is seated. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 중단 플레이트의 안착홈과 상기 하단 플레이트의 안착홈에는 각각 실링부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.The method according to claim 1,
And a sealing member is provided in each of the seating groove of the stop plate and the seating groove of the lower plate. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 샤워헤드;
상기 샤워헤드를 수용하는 하우징;
상기 샤워헤드의 하부에 형성되는 반응챔버; 및
상기 샤워헤드를 통해 공급된 가스들의 반응에 의해 증착물이 형성되는 기판이 상기 반응챔버 내에 위치되도록 상기 기판을 지지하는 기판 홀더;를 포함하고,
상기 샤워헤드와 상기 하우징의 상부 사이의 내측 공간에는 상기 상부 제1가스통로와 연통되는 제1가스챔버가 형성되고, 상기 상단 플레이트와 상기 중단 플레이트의 사이에는 상기 제2가스통로와 연통되는 제2가스챔버가 형성되며,
상기 제1가스챔버 및 상기 제2가스챔버와 각각 연통하여 형성되는 제1가스주입구 및 제2가스주입구와, 상기 냉각챔버와 연통하여 상기 냉각물질을 주입하고 배출하는 냉각물질주입구 및 냉각물질배출구를 구비하는 반도체 기판 가공 장치. A showerhead according to any one of claims 1 to 3 and 5;
A housing for receiving the showerhead;
A reaction chamber formed at a lower portion of the showerhead; And
And a substrate holder for supporting the substrate such that a substrate on which a deposition material is formed is positioned in the reaction chamber by reaction of gases supplied through the showerhead,
A first gas chamber communicating with the upper first gas passage is formed in an inner space between the shower head and the upper portion of the housing and a second gas chamber communicating with the second gas passage is formed between the upper plate and the stop plate, A gas chamber is formed,
A first gas inlet and a second gas inlet formed in the first gas chamber and the second gas chamber, respectively, and a cooling material inlet and a cooling material outlet communicating with the cooling chamber for injecting and discharging the cooling material, And the semiconductor substrate processing apparatus.
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